CN109895983A - 一种适用于导管螺旋桨的锯齿尾缘降噪结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于导管螺旋桨的锯齿尾缘降噪结构，它包含轮毂(1)，该轮毂(1)的外圆面处固定有螺旋桨叶片(2)，所述螺旋桨叶片(2)的外圆面处设置有与其一体的锯齿尾缘导管(3)，所述的锯齿尾缘导管(3)整体为中空的管状结构，该锯齿尾缘导管(3)的尾部设置有一圈锯齿；所述锯齿尾缘导管(3)尾部的锯齿(4)沿周向均匀分布，该锯齿(4)共有18个。本发明在正常导管螺旋桨的导管尾缘部位加工出锯齿结构，来实现对导管螺旋桨水下辐射噪声的控制。

Description

一种适用于导管螺旋桨的锯齿尾缘降噪结构

技术领域

本发明涉及船舶推进器领域，具体涉及一种适用于导管螺旋桨的降噪技术。

背景技术

21世纪是海洋的世纪，海洋在军用和民用领域的地位日益提高。在民用方面，过去的几十年里，随着商业运输船只数量和体量的飞速增长，船舶向海洋中辐射噪声问题也越来越严重。众所周知，鱼类在海洋中主要使用声音来进行导航，交配和交流，海洋哺乳动物也使用声音作为水下通信与感知的主要手段，而船舶水下辐射噪声可能重叠并掩盖海洋动物的通信频带，从而严重地影响它们的基本生活。很多国际组织如国际海事组织和海洋环境保护委员会已向全世界发出呼吁，要制定相应的准则和条例来限定商业航运的噪声水平。另外，在军事方面，船舶水下辐射噪声主要分为三大类：机械噪声；螺旋桨噪音和水动力噪声。其中，螺旋桨噪声通常占据主导地位。螺旋桨噪声是水面舰艇，潜艇和水下航行器声纳的主要可追踪信号。因此，螺旋桨噪声极大地影响到水面舰艇，潜艇和水下航行器的声隐身性能，进而影响其在军事对抗中的生存能力。

导管螺旋桨亦称为套筒螺旋桨，是在螺旋桨的外围加上一个环形套筒而成，套筒的剖面为机翼型或折角线型，又称为导管。它能改善重载螺旋桨的效率，故而首先在螺旋桨载荷较重的船舶上得到广泛的应用，其后亦广泛应用于水下航行器，水面舰船等。导管螺旋桨不仅可以提高螺旋桨的推进效率，减小振动，还有效地降低了单浆的水下辐射噪声。

锯齿尾缘降噪技术起源于对猫头鹰的仿生。大多数猫头鹰的飞行对于它们的猎物来说是听不见的。长久以来，这种无声飞行的能力一直是科学家寻找更安静的飞行解决方案的灵感来源。经过对猫头鹰翅膀特殊形态特征的大量研究，锯齿尾缘降噪技术自20世纪90年代以来应用于航空发动机的排气喷嘴，事实证明其有效地降低了喷气噪声，进而在航空工业中得到了广泛的应用。

发明内容

本发明目的是提供一种适用于导管螺旋桨的锯齿尾缘降噪结构，可用于改善现有导管螺旋桨的噪声性能，它能有效地解决背景技术中所存在的问题。

为了解决背景技术中所存在的问题，它包含轮毂1，该轮毂1的外圆面处固定有螺旋桨叶片2，所述螺旋桨叶片2的外圆面处设置有与其一体的锯齿尾缘导管3，所述的锯齿尾缘导管3整体为中空的管状结构，该锯齿尾缘导管3的尾部设置有一圈锯齿。

所述锯齿尾缘导管3尾部的锯齿4沿周向均匀分布，该锯齿4共有18个。

由于采用了以上技术方案，本发明具有以下有益效果：正常导管螺旋桨的导管尾缘部位加工出锯齿结构，来实现对导管螺旋桨水下辐射噪声的控制。

附图说明

为了更清楚地说明本发明，下面将结合附图对实施例作简单的介绍。

图1是本发明的结构示意图；

图2是实施例2中锯齿的分布结构示意图；

图3是图2的局部放大图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例1

参看图1，本具体实施方式是采用以下技术方案予以实现，它包含轮毂1，该轮毂1的外圆面处固定有螺旋桨叶片2，所述螺旋桨叶片2的外圆面处设置有与其一体的锯齿尾缘导管3，所述的锯齿尾缘导管3整体为中空的管状结构，该锯齿尾缘导管3的尾部设置有一圈锯齿4。

所述锯齿尾缘导管3尾部的锯齿4沿周向均匀分布，该锯齿4共有18个。

实施例2

本实施例以Ka4-70螺旋桨和19A导管作为应用实施对象，螺旋桨叶片2的直径为200mm，锯齿尾缘导管3的长度为100mm；锯齿尾缘导管3尾部的锯齿4沿周向均匀分布，共有18个；

单个锯齿形结构在螺旋桨水平面的投影为等腰三角形，等腰三角形的高为25mm，顶角为80°。锯齿根部厚度3.8mm；梢部厚度0.5mm。

锯齿结构的尺寸确定如下：

如图2所示，锯齿长度为，夹角为，锯齿根部厚度为，锯齿梢部厚度为。根据应用的导管螺旋桨对象的直径，导管长度不同，锯齿尺寸可灵活改变。本发明推荐尺寸：，，，。

单个锯齿尺寸确定后，围绕导管一圈周向均匀分布，锯齿个数根据锯齿长度，夹角即可确定。建议在确定锯齿长度和夹角尺寸时可保证导管一圈均匀分布整数个锯齿，建议锯齿个数。

如图3所示，锯齿尾缘导管并没有改变正常导管的整体形状，仅在尾缘部位加长，并加工出锯齿结构。锯齿尾缘与导管尾部应当保持原有线段角度，平滑过渡。

该结构可灵活应用于3叶，4叶，5叶等多叶导管螺旋浆，加速型导管和减速型导管均可。以四叶螺旋桨和19A导管为例，效果图如图1所示。新型导管螺旋桨可以有效地降低正常螺旋桨的噪声辐射水平，结构简单，加工费用低且对于螺旋桨推力和效率影响小。

在本实施例中导管的锯齿尾缘结构可以在锯齿与锯齿之间形成一对对相对旋转的涡，这些小涡促进了螺旋桨高速出流与周围静止流体的流动交换，进一步使螺旋桨叶稍泄露尾涡快速破碎成小涡，进而使螺旋桨尾流中的湍动能快速扩散和衰减。与正常导管螺旋桨相比，锯齿尾缘导管螺旋桨尾流区域的湍流强度降低，螺旋桨叶稍泄露尾涡的强度和发展区域均减小。因此，锯齿导管结构可以有效地降低导管螺旋桨的低频噪声，在高频区域降噪效果较弱。据本发明研究，锯齿导管结构可以降低导管螺旋桨总体辐射噪声3-6dB。此外，该发明可以很方便的应用于各种导管螺旋桨而不更改导管整体外形，仅对尾部进行加长，切出锯齿结构，结构简单，降低了制造成本。另外，由于对叶片流动和导管通道内流动影响较小，所以此结构对于原正常导管螺旋桨的推力和效率影响均很小。

由于采用了以上技术方案，本发明具有以下有益效果：正常导管螺旋桨的导管尾缘部位加工出锯齿结构，来实现对导管螺旋桨水下辐射噪声的控制。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (2)

1.一种适用于导管螺旋桨的锯齿尾缘降噪结构，其特征在于它包含轮毂(1)，该轮毂(1)的外圆面处固定有螺旋桨叶片(2)，所述螺旋桨叶片(2)的外圆面处设置有与其一体的锯齿尾缘导管(3)，所述的锯齿尾缘导管(3)整体为中空的管状结构，该锯齿尾缘导管(3)的尾部设置有一圈锯齿。

2.根据权利要求1所述的一种适用于导管螺旋桨的锯齿尾缘降噪结构，其特征在于所述锯齿尾缘导管(3)尾部的锯齿(4)沿周向均匀分布，该锯齿(4)共有18个。